Приведены результаты исследования нового способа магнитожидкостной сепарации, который отличается от известных наличием бислойной среды разделения в виде несмешивающихся ферромагнитных жидкостей разной плотности. При сепарации в бислойной среде разделения условие равновесия частицы на плоской поверхности, записанное согласно закону Юнга и правилу Неймана, должно быть дополнено линейным натяжением искривленной межфазной поверхности. Линейное натяжение является силовым и энергетическим барьером, препятствующим закреплению мелких частиц благородных металлов на межфазной границе, и причиной их эффективного извлечения в тяжелую фракцию. Способ магнитожидкостной сепарации испытан на концентратах, содержащих платиноиды. Установлено, что при сепарации в биcлойной среде извлечение платиноидов в тяжелую фракцию составляет 25,89 %, а в ферромагнитной жидкости на основе воды – 19,73 %. Качество тяжелой фракции позволяет направить ее на гидрометаллургический передел, минуя медный завод, что повышает извлечение драгметаллов на 5,0 абс.%.

Изготовлен укрупненный вариант флотоаппарата с высоконапорным ротационным пульсационным аэратором (ВРПА). Проведены исследования и испытания на труднообогатимой тонковкрапленной золотосодержащей пробе руды одного из месторождений Казахстана. Эксперимент и практика флотации с разработанным авторами ВРПА показали, что колебания давления, которые создаются аэратором, обеспечивают эффективность функционального использования двух периодов: (1) растворение дополнительного количества газов в высоконапорном периоде сжатия, что обеспечивает процесс аэрации необходимым количеством растворенных газов; (2) псевдокавитационное выделение газов в периоде разрежения среды, чем и обеспечивается аэрация с выделением газов из водной фазы непосредственно на гидрофобных минеральных микрочастицах, т.е. селективная флотация микродисперсий. Полученные результаты показали, что при флотации руды на флотоаппарате с ВРПА получен весьма существенный положительный эффект не только по извлечению металлов, но и по качеству получаемых концентратов.

Изучены флотационные свойства образцов диалкилдитиофасфатов щелочных металлов БТФ-1552, ИМА-206, ИМА-И413. Оценены показатели обогащения с использованием реагента М-ТФ и его смеси с ИМА-И413 и ксантогенатом. На основе выполненных исследований установлено, что применение смеси собирателей ИМА-И413 и бутилового ксантогената в соотношении 5 : 1 при расходе 20 + 5 г/т позволяет повысить извлечение в медный концентрат: Cu на 0,79 %, Au на 4,1 % и Ag на 2,4 %, при снижении выхода сульфидного концентрата в 2 раза. Недостатком данной композиции реагентов является рост содержания As в медном концентрате на 0,67 %. Из испытанных образцов диалкилдитиофосфатов лучшие показатели по приросту извлечения меди и благородных металлов получены на собирателе БТФ-1552. Извлечение в медный концентрат увеличилось: Cu на 1,9 %, Au на 3,2 % и Ag на 1,8 %, при снижении выхода сульфидного концентрата в 1,4 раза. Рост содержания As в медном концентрате составил 0,34 %.

Предложена схема переработки пылевидных отходов, образующихся при металлургическом производстве латуни, с использованием двухстадийного выщелачивания. На первой стадии при растворении пыли раствором 0,5 моль/л серной кислоты получается продукционный раствор, содержащий основное количество ионов цинка (0,46 моль/л) и немного ионов меди (менее 0,02 моль/л). Из этого раствора последовательно электрохимически выделяется медь при плотности тока 0,1 А/дм2, а затем – цинк при 5,0 А/дм2. Cухой остаток (кек) подвергается медно-аммиачному выщелачиванию, в результате чего вся медь переходит в раствор, а сопутствующие металлы остаются в нерастворенном виде. Для извлечения меди из полученного раствора применяется жидкостная экстракция раствором 0,34 моль/л ДХ-510А в керосине. Из органической фазы ионы меди выделяются реэкстракцией раствором 2,0 моль/л серной кислоты. Из полученного сернокислого электролита при плотности тока 1,5–2,0 А/дм2 выделяется катодная медь. Преимуществами предложенной схемы являются повышение экологичности благодаря использованию рециркуляции растворов на всех стадиях процесса, а также минимизация отходов всего процесса переработки пылевидного металлургического шлама.

Недостатками сульфидного метода очистки промывных вод серно-кислотного производства являются образование мелкодисперсных (размер частиц от 0,3 до 1,5 мкм) труднофильтруемых осадков сульфида мышьяка (III) и опасность выделения сероводорода в атмосферу при передозировке гидросульфида натрия. Исследован процесс коагуляции золей сульфида мышьяка для разработки более эффективной и быстрой технологии фильтрации осадка. Определены скорости фильтрации в различных режимах подачи гидросульфида натрия, рассмотрена зависимость скорости отстаивания и фильтрации от присутствия коагулянтов – сульфата железа и сульфата алюминия. Установлено, что реализация рассредоточенной подачи гидросульфида натрия при осаждении сульфида мышьяка в сочетании с применением неорганического коагулянта – сульфата железа (III) – позволит в несколько раз увеличить размеры частиц As2S3, а также повысить скорости фильтрации и отстаивания пульп.

Исследована в динамическом режиме сорбция ионов индия из поликомпонентных растворов с предварительно восстановленным железом (III), содержащих, г/дм3: 0,084 In3+, 6,2 Fe2+, 67,0 Zn2+ и 19,6 H2SO4, на реагенте Metosol. Последний представляет собой монтмориллонит состава (Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2(H2O)n, модифицированный ди(2-этилгексил)фосфорной кислотой. Динамика поглощения им ионов металлов изучена методом фронтальной хроматографии. Определены значения рабочей (ДОЕ) и полной (ПДОЕ) динамических обменных емкостей минерального сорбента в зависимости от удельной скорости пропускания и температуры элюента. Обоснованы и рассчитаны основные параметры сорбционной технологии селективного извлечения индия из технологических растворов цинкового производства на реагенте Меtоsol в колонках с последующей десорбцией металла раствором соляной кислоты (1 : 1).

В ходе работы проведены опытные плавки интерметаллидного титанового сплава в вакуумной индукционной плавильной установке с «холодным тиглем» и изготовлены лопатки газотурбинного двигателя методом литья по выплавляемым моделям в центробежном поле. Изучена структура исходной шихтовой заготовки для выплавки интерметаллидного титанового сплава. Проанализирован ее химический состав. Представлены технологические параметры литья и результаты металлографического анализа полученных лопаток. Установлено, что структура литой лопатки имеет пластинчатое строение и состоит из фаз γ и α2. Приведены результаты испытания механических свойств. Установлено, что предел прочности при растяжении σв = 765 МПа, предел текучести σт = 726,5 МПа, относительное удлинение δ = 1,6 %. Исследовано распределение напряжений на пере лопатки и построены эпюры их распределения. Проведены испытания образцов лопаток на длительную прочность (t = 650 °С, τ = 500 ч), усталостную прочность и ударную вязкость.

Рассмотрена возможность применения борирующих сред на основе карбида бора, содержащих дополнительно хром, титан и кремний, для диффузионного упрочнения титановых сплавов. Для сравнения проведено борирование в аморфном боре. Исследованы микроструктура, элементный и фазовый составы диффузионных покрытий на титановом сплаве ОТ4, полученных насыщением в порошковых средах. Получены упрочняющие боридные слои на титановом сплаве из насыщающих сред на основе аморфного бора и многокомпонентных смесей на основе карбида бора. Во всех случаях фазовый состав покрытия соответствует фазам TiB, Ti2B5 и Fe2Ti. Выявлено, что в условиях твердофазного насыщения титана из порошковых смесей за счет процесса диффузии формируются покрытия толщиной от 30 до 150 мкм. Изучены температурно-временные условия образования боридных слоев на титане ОТ4 из порошковых насыщающих сред и установлены оптимальные режимы для формирования работоспособных боридных покрытий. Определен оптимальный температурный интервал для процессов химико-термического борирования титана (900–1150 °С) и время насыщения (от 2,5 до 5 ч). Установлена максимальная толщина работоспособного боридного покрытия на титановом сплаве ОТ4: от 180 мкм в случае насыщения из Ваморф и до 240 мкм – для смеси 50%B4C + 20%SiC + 25%CrB2 + 5%NaCl при температуре 950 °С и времени насыщения 4 ч. При этом необходимо отметить, что наибольшей толщиной покрытия считалась та, которая сохраняется на поверхности упрочненного образца.

Исследован режим сверхпластической формовки круглой мембраны при постоянном давлении. Математическая модель технологического процесса построена в рамках основных предположений безмоментной теории оболочек, а также двух известных из литературы упрощенных подходов, основанных на гипотезе о равнотолщинности оболочки по ее профилю и равнорастянутости меридиана, проходящего через полюс купола. Проанализированы методы расчета продолжительности процесса сверхпластической формовки круглой мембраны. Проведено конечно-элементное моделирование рассматриваемого процесса с использованием учебной версии программного комплекса ANSYS 10ED. В данной работе рассмотрены два варианта постановки краевой задачи механики сверхпластичности – теории ползучести и вязкопластичности. Результаты вычислений по аналитическим формулам сопоставлены с решениями краевых задач теории ползучести и вязкопластичности, полученными в среде программного комплекса ANSYS. Значения материальных постоянных были определены по данным одноосных испытаний и тестовых формовок титанового сплава ВТ6 (Ti–6Al–4V). Показано, что в том случае, если для идентификации модели материала используются тестовые формовки, результаты расчетов оказываются намного более корректными, а погрешность оценки снижается с уровня ~20 % (при идентификации модели по результатам стандартных одноосных механических испытаний) до ~3 %.